Bases para el aprovechamiento de la energía geotérmica de baja y muy baja entalpía en México Elaborado por Dr. en Arq. Agustín Torres Rodríguez Enero de 2020
Desde tiempos antiguos se ha tenido conocimiento de la existencia de la energía geotérmica debido a su presencia en los volcanes, geiseres, aguas termales, etc. Antiguamente se ha utilizado para el calentamiento de recintos y para aplicaciones medicinales. De acuerdo con Jutglar et al. (2011) los yacimientos de baja entalpía son mucho más abundantes que los de alta entalpía y están distribuidos de forma homogénea sobre la superficie de la Tierra. Para Jutglar et al. (2011) los recursos de alta entalpía generan calor y se utilizan más en aplicaciones industriales y para la generación de electricidad. En el caso de México los recursos de alta entalpía (superior a 150 °C) se han utilizado para la generación de electricidad y los de baja (inferior a 100 °C) y muy baja entalpía (50-40 °C) para usos terapéuticos y medicinales. Los recursos geotérmicos de baja y muy baja entalpía no se han utilizado para la climatización de viviendas y edificios en México debido principalmente al alto costo inicial que representa la instalación de un sistema con bomba de calor geotérmica.
Breve descripción de una bomba de calor La bomba de calor es un sistema convencional de climatización que puede calentar o enfriar un espacio. Esta es controlada por medio de un termostato de cuarto en donde se pueden programar las temperaturas de calentamiento y enfriamiento del sistema. Las bombas de calor se pueden clasificar en fuente el aire, fuente la tierra y fuente el agua. Las primeras aprovechan la temperatura del aire para calentar o enfriar las viviendas, los locales comerciales, las universidades y otras instalaciones públicas y privadas. Pero el principal inconveniente de este tipo de sistemas se tiene cuando opera en el modo de calentamiento y la temperatura del aire exterior desciende a menos de 0 °C lo que ocasiona que el vapor del agua del aire exterior se empiece a congelar en el serpentín evaporador. Otras causas que originan este congelamiento son el flujo de aire alrededor del serpentín de enfriamiento puede estar bloqueado debido a la sucie-
puede estar bloqueado debido a la suciedad; un filtro de aire sucio o al aislamiento defectuoso del conducto de suministro de aire principal. Cuando el sistema de refrigeración por compresión de vapor tiene poco refrigerante, los serpentines se enfrían de manera desigual, lo que puede ocasionar la formación de hielo. Parte del serpentín se enfría mucho y la humedad en el aire comienza a condensarse en el serpentín, causando la formación de hielo. El hielo entonces actúa como un aislante térmico. Esto provoca una falta de calentamiento y una baja en la eficiencia térmica de la bomba de calor. Además, el tiempo de vida de las válvulas reversibles que cambian los modos de climatización (enfriamiento/calentamiento) es relativamente corto (de 5 a 7 años de operación diaria).
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Los segundos sistemas aprovechan la temperatura en el interior del suelo, subsuelo o roca para climatizar las edificaciones. Las bombas de calor con fuente el agua puede tomar o enviar el calor a un acuífero, lago, laguna o estanque. Tres componentes integran una bomba de calor geotérmica: el sistema de refrigeración por compresión de vapor con válvula reversible, el intercambiador de calor geotérmico y el sistema de distribución. El intercambiador de calor geotérmico colecta el calor y lo transfiere al refrigerante que fluye a través del sistema de refrigeración mecánica para calentar la vivienda o edificio. En el modo de enfriamiento el refrigerante toma el calor del aire interior de la vivienda, y lo transfiere al agua interior del intercambiador de calor geotérmico para ser después depositado en el subsuelo, suelo o acuífero. Dependiendo de las características geológicas o hidrogeológicas del sitio, los intercambiadores de calor geotérmi-
